Una nueva cámara flexible de terahercios puede inspeccionar objetos con diversas formas

En la era digital actual, el uso de dispositivos de "Internet de las cosas" (incrustados con software y sensores) se ha generalizado. Estos dispositivos incluyen equipos inalámbricos, maquinaria autónoma, sensores portátiles y sistemas de seguridad. Debido a sus complejas estructuras y propiedades, es necesario examinarlas detenidamente para evaluar su seguridad y utilidad y descartar posibles defectos. Pero, al mismo tiempo, se debe evitar dañar el dispositivo durante la inspección.

La generación de imágenes de terahercios (THz), basada en radiación con frecuencias entre 0,1 y 10 THz, es uno de esos métodos no destructivos que está ganando popularidad rápidamente debido a su alta penetración, resolución y sensibilidad. Sin embargo, las cámaras THz convencionales son voluminosas y rígidas, lo que limita su potencial para obtener imágenes de superficies irregulares. Además, su alto costo y la falta de versatilidad en las configuraciones de sensores los convierten en una alternativa bastante poco práctica, que requiere sensores más adaptables.

Con este fin, un equipo de investigadores de Tokyo Tech, dirigido por el profesor asociado Yukio Kawano, ha abordado esta brecha mediante el diseño de una matriz de sensores de THz flexible e independiente que se puede utilizar para obtener imágenes de extremos ciegos de objetos de forma irregular.

“Dada la diversidad de formas, estructuras y tamaños de los objetos de prueba, el diseño de la cámara y el sensor deben adaptarse para adaptarse a diferentes configuraciones. En nuestro estudio, hemos desarrollado un método de fabricación simple y rentable para generar cámaras THz con formas adaptables”, dijo el Dr. Kawano.

Los científicos sabían que el material utilizado en tales sensores debe tener una buena absorción en el espectro de THz junto con una alta eficiencia para convertir las emisiones en señales eléctricas detectables. Por esta razón, seleccionaron películas de nanotubos de carbono (CNT), que también poseen buena resistencia mecánica y flexibilidad. Pasaron la solución CNT a través de una película de poliimida con rendijas inducidas por láser y un filtro de membrana usando vacío. Tras el secado, la solución de CNT permaneció como una estructura suspendida independiente entre las capas de la película de poliimida estampada. Además, desarrollaron un proceso de fabricación simple basado en el autoensamblaje de la matriz de película CNT y su capacidad para formar electrodos en ambos extremos.

Para ello, evaporaron electrodos de metal sobre la película de poliimida estampada. Juntos, estos procesos generaron una hoja de parche de cámara THz con varias cámaras. Curiosamente, la estructura de la película CNT suspendida podría modificarse alterando las condiciones de filtrado y, por lo tanto, la fuerza de fricción, lo que hace que el proceso sea personalizable.

Además, la hoja de parche podría cortarse con tijeras en sensores portátiles y portátiles más pequeños que se pueden unir a la superficie del objeto de prueba para una mejor cobertura. Los investigadores pudieron demostrar sus aplicaciones industriales mediante la detección y visualización de grietas, impurezas y recubrimiento desigual de polímeros en una resina y mediante la detección de sedimentos dentro de una tubería doblada, lo que subraya el potencial de la cámara para las operaciones de control de calidad.